一步法合成巯基修饰的银纳米团簇及其在检测中的应用

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贵金属纳米团簇是指在一定分子层保护下,由几个到几百个原子(Pt,Au,Ag,Cu等)结合而成的相对稳定的聚集体。其粒径小于2 nm的超小尺寸特质使其具有离散的电子状态和独特的几何结构,因而表现出与尺寸大于2 nm的纳米粒子明显不同的理化性质,从而引起研究界对贵金属纳米团簇基础研究与应用的极大兴趣。过去十年中,硫醇化团簇领域已取得显著进步,包括其合成、表征和生物医学应用。相较于硫醇化的金纳米团簇,银纳米团簇在水溶液中稳定性稍差,因此硫醇化银团簇的合成存在更多的挑战。然而,硫醇类修饰的银团簇尺寸更小,具有强发射,易功能化、抗菌等优点,对于生物医学的应用,特别是对亚细胞成像更具吸引力。因此,研究开发经济、绿色、强荧光、生物相容的硫醇化银纳米团簇具有重要意义。本文以硫醇类修饰的银纳米团簇为研究对象,采用一步还原法制备水溶性银纳米团簇,探讨了不同模板分子修饰的银纳米团簇的特殊光学性质,并基于各种检测手段,将硫醇类修饰的银纳米团簇用于生化分析,建立了一系列分析方法。本论文的主要研究内容概括如下:1.青霉胺(DPA)是一种含有胺基的硫醇类分子,本课题以其为模板分子,通过对DPA的浓度,DPA/Ag的摩尔比,反应的温度、pH、温度等条件的探究,研究合成了具有红光发射峰的水溶性银纳米团簇。并利用FL、UV-VIS、TEM、FT-IR等检测手段对合成的DPA-Ag NCs进行研究,证明了DPA的修饰功能是通过-SH与Ag的相互作用完成的。并基于青霉胺的胺基和Cu2+之间强烈的作用,开发出一种高效、快速、灵敏检测Cu2+的荧光探针。同时我们也对自来水中的Cu2+进行检测,得到比较满意的结果,显示了该荧光探针的应用价值。2.使用抗坏血酸作还原剂,通过一步还原法制备谷胱甘肽(GSH)修饰的银纳米团簇,并探讨了GSH-Ag NCs的最佳合成条件。基于银团簇荧光的猝灭-恢复过程,建立了一种用于检测AA和Arg的新型荧光“开关”传感器,均得到较宽的检出范围及较低的检出限。同时证明了检测机理为:AA还原银纳米团簇表面的Ag+,致使团簇尺寸变大而导致团簇荧光猝灭;而具有胍基结构的Arg则诱导团簇聚集从而使荧光恢复。此外,我们对人体血清和尿液中的AA和Arg的检测证明了GSH-Ag NCs的实用性,说明其有较好的应用前景。3.在前一研究工作的基础上,通过控制掺入Au3+的量以及对其他合成条件的探究,一步合成了强荧光、双发射的谷胱甘肽修饰的金银纳米合金团簇(GSH-Au/Ag NCs),并利用FL、TEM等手段探讨了不同合成条件对合成团簇的影响。我们探究了合金团簇检测精氨酸(Arg)和半胱氨酸(Cys)的可行性,并采用荧光比率法对Arg和Cys进行了高灵敏的选择性检测。得到的线性范围分别为:5-100?M,0.05-50?M;检出限分别为:0.25?M,2.5 nM。此外,我们对人体血清和尿液中Arg、Cys进行检测,得到较满意的结果,证明了该方法在生物检测中的实用性。
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